WO2000013425A1 - Einrichtung und verfahren zur kalibrierung eines monitors - Google Patents

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WO2000013425A1
WO2000013425A1 PCT/DE1999/002660 DE9902660W WO0013425A1 WO 2000013425 A1 WO2000013425 A1 WO 2000013425A1 DE 9902660 W DE9902660 W DE 9902660W WO 0013425 A1 WO0013425 A1 WO 0013425A1
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sensor
monitor
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brightness
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PCT/DE1999/002660
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Inventor
Joern Kowalewski
Jawdatt Mawassii
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen Ag
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks

Definitions

  • the invention relates to the field of electronic image processing and relates to a device and a method for calibrating and adjusting the brightness and colors for displaying images on a monitor.
  • the calibration of the image display on a monitor serves the purpose in many areas of analog and especially digital image processing to achieve an image display with defined values for the brightness, the contrast, the gradation and the colors.
  • the smallest and the largest value for the displayable brightness are set to certain defined values. Since the screen brightness can change over time due to various influences, such as temperature or aging, the calibration ensures a defined one Black point and white point for maintaining the same brightness range, within which the brightness of the displayed image signal varies. This ensures that brightness fluctuations that can be seen in the monitor display can be assigned to the image and not to other influences, such as the aging of the monitor. Calibrating the brightness range is also important if images are to be displayed in parallel on several monitors and compared with one another. Then all monitors must be calibrated to the same values beforehand
  • the brightness is calibrated by means of a separate brightness sensor with which the brightnesses are measured on the screen.
  • a black area with the darkest brightness and a white area with the brightest brightness are displayed on the monitor by the monitor is controlled with the smallest or with the largest image signal, for example, the operator points the operator at these areas in order to measure their brightness.
  • the sensor can be attached to the glass with a suction device of the screen, and the monitor shows the darkest and the brightest area under the sensor one after the other.
  • the sensor is connected to control electronics with which the displayed brightness can be changed and set to specific values. This control electronics can, for example, be located in the monitor itself and influence the signal level and amplification factor of the image signal.
  • the measured values of the sensor are then fed to control software which changes the content of the lookup tables in such a way that the brightness range of the monitor display is set to defined values.
  • the measured values of the sensor can also be supplied to software which changes the image data in an image memory of the computer work station in such a way that a defined brightness range is maintained.
  • the course of the brightness between the black point and the white point i.e. the gradation.
  • areas with different brightnesses are displayed on the monitor, e.g. is controlled with defined graded image signals.
  • the areas are measured with the sensor and the measured values are evaluated in the control electronics or the control software in order to set a defined brightness value for each displayed image signal level.
  • the measurement of brightness on the screen can also be used to easily calibrate the color display on a color monitor.
  • color areas of the primary colors red, green and blue (R, G, B) with graded image signals are displayed on the monitor and the brightness is measured with the sensor. It is taken into account that the colors are perceived as differently bright and that the sensor for different colors is one has different sensitivity. For example, a red displayed with the maximum image signal level appears brighter than a blue displayed with the same image signal level. If the measurement values are weighted with known factors in accordance with the color-dependent sensitivity, defined brightness values can be set for the image signal levels of the primary colors shown. In this way, the brightness range and the gradation in the three color channels of the monitor are calibrated, which is the basic requirement for a controllable color display.
  • the calibration of the color channels with regard to brightness and gradation is no longer sufficient.
  • the monitor must be calibrated so that it represents a desired defined color for a specific combination of the red, green and blue image signal levels.
  • the desired colors are specified in a so-called device-independent color system, e.g. in the CIE XYZ system or in the CIE L * a * b * system.
  • a color sensor is used, which can measure the colors on the screen colorimetrically in a device-independent color system, e.g. in the CIE L * a * b * system.
  • the color profile describes the color display properties of the monitor.
  • the color rendering properties of another device such as a color printer.
  • default values for the calibration of the monitor are determined so that the Colors of an image in the monitor display look the same as the colors of the printed image.
  • graded color areas of mixed colors which are created by combining different image signal levels of the three primary colors, are also displayed and measured colorimetrically. The color profile is calculated from the measured values.
  • a separate sensor is used for the described methods for calibrating or color profiling a monitor, which is either connected directly to control electronics in the monitor or is connected to a computer workstation via interface electronics.
  • control software in the computer workstation calculates the brightness or color values to be set for the monitor display from the measured values.
  • Such a separate sensor and its interface electronics are associated with additional effort and costs. Since the calibration of a monitor is usually only occasionally carried out when something has been changed on the monitor or when the calibration is to be checked, the costs for a little used separate sensor are particularly disadvantageous.
  • FIG. 1 shows a computer mouse with sensor in a view from above
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a computer mouse with sensor.
  • the solution according to the invention envisages integrating the sensor for measuring the brightness or the colors on the monitor screen into a computer mouse.
  • a computer mouse is usually used on every computer Workplace is required to convert the movements of the mouse on the table surface into corresponding movements of a pointer (cursor) on the screen and to trigger desired software functions ("click") in conjunction with the actuation of a mouse button.
  • the computer mouse can also be used for calibration. function can be used.
  • the sensor is expediently integrated into the computer mouse such that the light entry opening of the sensor is located on the underside of the mouse. The light entry opening can also be placed on the front or at any other point if the shape of the computer mouse allows convenient handling of both the mouse function and the sensor function.
  • Fig. 1 shows an example of a typical computer mouse (1) in the view from above. It has two buttons (2) for triggering software functions and is connected with a cable (3) to an interface electronics of the computer workstation. It is advantageous if the light entry opening (4) of the sensor is placed on the underside in a corner. This allows the operator to calibrate the sensor opening more reliably to the brightness or Position color areas on the screen.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment in which a bulge of the mouse shape is provided in which the light entry opening (4) of the sensor is placed.
  • the operator holds the sensor opening of the computer mouse on the brightness or color area to be measured on the monitor screen.
  • the measurement can e.g. can be triggered by one of the "normal" mouse buttons (2) or also by an additional measuring button (5) on the computer mouse, which is specially provided for triggering the measuring process (Fig. 2).
  • the measured value is then forwarded via the cable (3) and the interface electronics of the computer mouse to the control software in the computer workstation, which carries out the calibration settings for the monitor display.

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Abstract

Es wird eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors beschrieben, wobei auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsignalstufen dargestellte Flächen mit einem Sensor gemessen werden, der in eine Computermaus integriert ist. Die Computermaus kombiniert die normale Funktion einer Maus, d.h. Erfassung von Änderungen von x,y-Koordinaten, und die Meßfunktion mit dem Sensor. Die Meßwerte werden über die Mausschnittstelle an einen Computer übertragen. Der Sensor kann sowohl ein Helligkeitssensor sein als auch ein Farbsensor, der die dargestellten Flächen farbmetrisch ausmißt.

Description

Einrichtung und Verfahren zur Kalibrierung eines Monitors
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Bildverarbeitung und betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kalibrierung und Einstellung der Helligkeit und Farben für die Darstellung von Bildern auf einem Monitor. Die Kalibrierung der Bilddarstellung auf einem Monitor dient in vielen Anwendungsgebieten der analogen und besonders der digitalen Bildverarbeitung dem Zweck, eine Bilddarstellung mit definierten Werten für die Helligkeit, den Kontrast, die Gradation und die Farben zu erreichen.
Je nach der Anwendung, für die Bilder auf einem Monitor dargestellt werden sollen, gibt es verschiedene Zielsetzungen für die Kalibrierung des Monitors. Im einfachsten Fall werden der kleinste und der größte Wert für die darstellbare Helligkeit (Schwarzpunkt und Weißpunkt) auf bestimmte festgelegte Werte eingestellt Da sich die Bildschirmhelligkeit durch verschiedene Einflüsse, wie Temperatur oder Alterung, im Laufe der Zeit verändern kann, sorgt die Kalibrierung auf einen definierten Schwarzpunkt und Weißpunkt für die Einhaltung eines immer gleichen Helligkeitsbereiches, innerhalb dessen die Helligkeit des dargestellten Bildsignals variiert. Damit ist sichergestellt, daß Helligkeitsschwankungen, die man in der Mo- nitordarstellung sieht, dem Bild zugeordnet werden können und nicht anderen Einflüssen, wie z.B. der Alterung des Monitors. Die Kalibrierung des Helligkeitsbe- reichs ist ebenfalls von Bedeutung, wenn auf mehreren Monitoren Bilder parallel dargestellt und miteinander verglichen werden sollen. Dann müssen alle Monitore vorher auf die gleichen Werte kalibriert werden
Nach dem Stand der Technik geschieht die Kalibrierung der Helligkeit mittels eines separaten Helligkeitssensors, mit dem die Helligkeiten auf dem Bildschirm gemessen werden Auf dem Monitor wird eine schwarze Flache mit der dunkelsten Helligkeit und eine weiße Flache mit der hellsten Helligkeit dargestellt, indem der Mo- nitor jeweils mit dem kleinsten bzw. mit dem größten Bildsignal angesteuert wird Der Sensor wird z.B vom Bediener auf diese Flächen gerichtet, um ihre Helligkeit zu messen Alternativ kann der Sensor mit einer Saugeinrichtung auf dem Glas des Bildschirms befestigt werden, und der Monitor stellt nacheinander unter dem Sensor die dunkelste und die hellste Fläche dar. Der Sensor ist mit einer Steuerelektronik verbunden, mit der die dargestellte Helligkeit verändert und auf bestimmte Werte eingestellt werden kann. Diese Steuerelektronik kann sich z.B. im Monitor selbst befinden und den Signalpegel und Verstärkungsfaktor des Bildsignals beeinflussen. Sie kann sich aber auch auf der Grafikkarte eines Computer- Arbeitsplatzes befinden und dort den Signalpegel analog oder digital beeinflussen. Im Fall einer digitalen Kalibrierung werden üblicherweise Lookup-Tabellen eingesetzt, mit denen ein Wertebereich von digitalen Eingangswerten auf einen modifi- zierten Wertebereich von digitalen Ausgangswerten umgesetzt werden kann. Die Meßwerte des Sensors werden dann einer Steuersoftware zugeführt, die den Inhalt der Lookup-Tabellen so verändert, daß der Helligkeitsbereich der Monitordarstellung auf definierte Werte eingestellt wird. Schließlich können die Meßwerte des Sensors auch einer Software zugeführt werden, die die Bilddaten in einem Bild- Speicher des Computer-Arbeitsplatzes so verändert, daß ein definierter Helligkeitsbereich eingehalten wird.
Neben der einfachen Kalibrierung des Helligkeitsbereichs muß für manche Anwendungen der Bildverarbeitung auch der Verlauf der Helligkeit zwischen dem Schwarzpunkt und dem Weißpunkt, d.h. die Gradation, kalibriert werden. Dazu werden auf dem Monitor Flächen mit unterschiedlichen Helligkeiten dargestellt, indem der Monitor z.B. mit definierten abgestuften Bildsignalen angesteuert wird. Wie schon beschrieben, werden die Flächen mit dem Sensor ausgemessen und die Meßwerte in der Steuerelektronik bzw. der Steuersoftware ausgewertet, um zu jeder dargestellten Bildsignalstufe einen definierten Helligkeitswert einzustellen.
Die Messung von Helligkeiten auf dem Bildschirm kann auch zu einer einfachen Kalibrierung der Farbdarstellung auf einem Farbmonitor eingesetzt werden. Dazu werden auf dem Monitor z.B. Farbflächen der Primärfarben Rot, Grün und Blau (R,G,B) mit abgestuften Bildsignalen dargestellt und jeweils mit dem Sensor die Helligkeit gemessen. Dabei wird berücksichtigt, daß die Farben als unterschiedlich hell empfunden werden und daß auch der Sensor für verschiedene Farben eine unterschiedliche Empfindlichkeit hat. Ein mit maximalem Bildsignalpegel dargestelltes Rot wirkt z.B. heller als ein mit dem gleichen Bildsignalpegel dargestelltes Blau. Wenn die Meßwerte bei der Auswertung entsprechend der farbabhängigen Empfindlichkeit mit bekannten Faktoren gewichtet werden, können zu den darge- stellten Bildsignalstufen der Primärfarben definierte Helligkeitswerte eingestellt werden. Auf diese Weise wird der Helligkeitsbereich und die Gradation in den drei Farbkanälen des Monitors kalibriert, was die Grundvoraussetzung für eine kontrollierbare Farbdarstellung ist.
Für Anwendungen mit höheren Anforderungen an die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Farbdarstellung auf einem Monitor, z.B. in der elektronischen Reproduktionstechnik, reicht die Kalibrierung der Farbkanäle bezüglich Helligkeit und Gradation nicht mehr aus. Der Monitor muß so kalibriert werden, daß er jeweils für eine bestimmte Kombination der roten, grünen und blauen Bildsignalstufen eine gewünschte definierte Farbe darstellt. Dazu werden die gewünschten Farben in einem sogenannten deviceunabhängigen Farbsystem vorgegeben, z.B. im CIE XYZ System oder im CIE L*a*b* System. Anstelle des Helligkeitssensors wird ein Farbsensor verwendet, der die Farben auf dem Bildschirm farbmetrisch in einem deviceunabhängigen Farbsystem ausmessen kann, z.B. im CIE L*a*b* System. Zur Kalibrierung werden nicht nur abgestufte Farbflächen der drei Primärfarben (R,G,B) auf dem Monitor dargestellt und gemessen sondern auch Mischfarben, die durch Kombination verschiedener Bildsignalstufen der drei Primärfarben entstehen. Für diese Kalibrierung ist dann erforderlich, daß die Steuerelektronik bzw. die Steuersoftware die Farbdarstellung auf dem Monitor für jede Kombination der Bildsignalstufen individuell und unabhängig von den anderen Kombinationen der Bildsignalstufen einstellen kann.
Für Anwendungen im Bereich des Color Management ist eine sogenannte Farb- profilierung eines Monitors erforderlich. Das Farbprofil beschreibt die Farbdarstel- lungseigenschaften des Monitors. Durch Verknüpfung des Monitor-Farbprofils mit den Farbwiedergabeeigenschaften eines weiteren Geräts, z.B. eines Farbdruk- kers, werden Vorgabewerte für die Kalibrierung des Monitors so ermittelt, daß die Farben eines Bildes in der Monitordarstellung gleich aussehen wie die Farben des ausgedruckten Bildes. Zur Bestimmung des Monitor-Farbprofils werden ebenfalls abgestufte Farbflächen von Mischfarben, die durch Kombination verschiedener Bildsignalstufen der drei Primärfarben entstehen, dargestellt und farbmetrisch ausgemessen. Aus den gemessenen Werten wird das Farbprofil berechnet.
Nach dem Stand der Technik wird für die beschriebenen Verfahren zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors ein separater Sensor verwendet, der entweder direkt mit einer Steuerelektronik im Monitor verbunden ist oder über eine Schnittstellenelektronik mit einem Computer-Arbeitsplatz verbunden ist. Im letzteren Fall berechnet eine Steuersoftware im Computer-Arbeitsplatz aus den Meßwerten die einzustellenden Helligkeits- bzw. Farbwerte für die Monitordarstellung. Ein solcher separater Sensor und seine Schnittstellenelektronik ist mit zusätzlichem Aufwand und zusätzlichen Kosten verbunden. Da die Kalibrierung eines Mo- nitors in der Regel nur gelegentlich durchgeführt wird, wenn am Monitor etwas verändert wurde oder wenn die Kalibrierung überprüft werden soll, sind die Kosten für einen nur wenig genutzten separaten Sensor besonders nachteilig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Einrichtungen und Verfahren zu vermeiden und eine kostengünstige Lösung anzugeben, mit der ein Monitor kalibriert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 8 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Computermaus mit Sensor in der Ansicht von oben, und Fig. 2 eine alternative Ausführungsform einer Computermaus mit Sensor.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, den Sensor für die Messung der Helligkeiten bzw. der Farben auf dem Bildschirm des Monitors in eine Computermaus zu integrieren. Eine Computermaus wird in der Regel an jedem Computer- Arbeitsplatz benötigt, um Bewegungen der Maus auf der Tischoberfläche in entsprechende Bewegungen eines Zeigers (Cursor) auf dem Bildschirm umzusetzen und mit dem Zeiger in Verbindung mit der Betätigung einer Maustaste gewünschte Softwarefunktionen auszulösen ("anklicken"). Durch die Integration eines Sensors für Helligkeit oder für Farben kann die Computermaus zusätzlich für die Kalibrie- . rungsfunktion genutzt werden. Zweckmäßigerweise wird der Sensor so in die Computermaus integriert, daß sich die Lichteintrittsöffnung des Sensors auf der Unterseite der Maus befindet. Die Lichteintrittsöffnung kann aber auch an der Vorderseite oder an einer anderen beliebigen Stelle plaziert werden, wenn dabei die Formgebung der Computermaus eine bequeme Handhabung sowohl der Mausfunktion als auch der Sensorfunktion ermöglicht.
Fig. 1 zeigt als Beispiel eine typische Computermaus (1 ) in der Ansicht von oben. Sie hat zwei Tasten (2) zum Auslösen von Softwarefunktionen und ist mit einem Kabel (3) an eine Schnittstellenelektronik des Computer-Arbeitsplatzes angeschlossen. Es ist vorteilhaft, wenn die Lichteintrittsöffnung (4) des Sensors auf der Unterseite in einer Ecke plaziert wird. Dadurch kann der Bediener bei den Kalibrierungsmessungen die Sensoröffnung sicherer auf die auszumessenden Helligkeitsbzw. Farbflächen auf dem Bildschirm positionieren. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der eine Ausbuchtung der Mausform vorgesehen ist, in der die Lichteintrittsöffnung (4) des Sensors plaziert wird.
Während der Kalibrierung hält der Bediener die Sensoröffnung der Computermaus auf die zu messende Helligkeits- bzw. Farbfläche auf dem Bildschirm des Moni- tors. Die Messung kann z.B. durch eine der "normalen" Maustasten (2) ausgelöst werden oder auch durch eine zusätzliche Meßtaste (5) auf der Computermaus, die speziell für die Auslösung des Meßvorgangs vorgesehen wird (Fig. 2). Der Meßwert wird dann über das Kabel (3) und die Schnittstellenelektronik der Computermaus an die Steuersoftware im Computer-Arbeitsplatz weitergeleitet, die die Kali- brierungseinstellungen für die Monitordarstellung vornimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Kalibrierung bzw. Farbprofiherung eines Monitors durch Messung von auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsignalstufen dargestellten Flächen mit einem Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in eine
Computermaus integriert ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Helligkeitssensor ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Farbsensor ist.
4 Verfahren zur Kalibrierung bzw. Farbprofilierung eines Monitors durch Mes- sung und Auswertung von auf dem Bildschirm mit vorgegebenen Bildsignalstufen dargestellten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die dargestellten Flächen mit einem in eine Computermaus integrierten Sensor gemessen werden.
5 Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die Helligkeit der dargestellten Flächen mißt.
6 Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor farbmetrisch die Farbe der dargestellten Flächen mißt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Computermaus die Funktionen a) Erfassung der Änderung von x,y-Koordιnaten, und b) Messung von auf dem Bildschirm dargestellten Flächen kombiniert sind Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen von x,y-Koordinaten und die Meßwerte von auf dem Bildschirm dargestellten Flächen über die gleiche Schnittstellenelektronik an einen Computer weitergeleitet werden.
PCT/DE1999/002660 1998-09-01 1999-08-25 Einrichtung und verfahren zur kalibrierung eines monitors WO2000013425A1 (de)

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